(57)【要約】      （修正有）【課題】振動片上に形成する調整用金属膜パターンの位置の精度を向上させることが可能な振動片の製造方法を提供する。【解決手段】振動片の製造方法は、基板１０Ａ上に金属膜１１を成膜し、金属膜１１上にレジスト膜２１Ａを成膜し、レジスト膜２１Ａをパターニングし、該パターニングされたレジスト膜２１Ａと重なっていない金属膜１１の一部を残すように除去してレジスト膜２１Ａと重なっている金属膜１１部分である調整用金属膜パターン１８と残された金属膜１１部分である電極形成用金属膜１７ａとを形成し、電極形成用金属膜１７ａ上にレジスト膜２１Ｂを成膜し、レジスト膜２１Ｂをパターニングし、電極形成用金属膜１７ａのうちパターニングされたレジスト膜２１Ｂと重なっていない部分を除去して電極用金属膜パターン１７を形成し、パターニングされたレジスト膜２１Ｂを除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属膜を成膜する工程と、
前記金属膜上に第１のレジスト膜を成膜する工程と、
前記第１のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第１のレジスト膜と重なっていない前記金属膜の一部を残すように除去することにより、前記第１のレジスト膜と重なっている前記金属膜である調整用金属膜パターンを形成する工程と、
残された前記金属膜上に第２のレジスト膜を成膜する工程と、
前記第２のレジスト膜をパターニングし、前記残された金属膜のうち前記パターニングされた第２のレジスト膜と重なっていない部分を除去することにより、電極用金属膜パターンを形成する工程と、
前記パターニングされた第２のレジスト膜を除去する工程と、
を備えることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項２】
前記金属膜を前記基板の全面に形成することを特徴とする請求項１に記載の振動片の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜がクロム膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動片の製造方法。
【請求項４】
基板上に第１の金属膜を成膜する工程と、
前記第１の金属膜上に第１のレジスト膜を成膜する工程と、
前記第１のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第１のレジスト膜と重なっていない前記第１の金属膜の一部を残すように除去することにより、前記第１のレジスト膜と重なっている前記第１の金属膜である調整用金属膜パターンを形成する工程と、
残された前記第１の金属膜上に第２の金属膜を成膜する工程と、
前記第２の金属膜上に第２のレジスト膜を成膜する工程と、
前記第２のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第２のレジスト膜と重なっていない、前記第２の金属膜及び前記残された第１の金属膜を除去することにより、電極用金属膜パターンを形成する工程と、
パターニングされた前記第２のレジスト膜を除去する工程と、
を備えることを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項５】
前記基板の全面に前記第１の金属膜を成膜することを特徴とする請求項４に記載の振動片の製造方法。
【請求項６】
前記第１の金属膜がクロム膜であることを特徴とする請求項４又は５に記載の振動片の製造方法。
【請求項７】
前記基板が圧電単結晶であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整膜及び電極膜を有する振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子時計等の発振器に利用される振動片や、カメラ、車両等に搭載されて角速度を検出するジャイロスコープに利用される振動片は、その周波数に高い精度が要求される。振動片の周波数の調整は、その先端部に形成する調整膜の位置や質量を調整することによって行われる。
【０００３】
特許文献１には、音叉型水晶振動片のアームの先端部に、形成すべき調整膜パターンの形状に倣った窓を有するメタルや水晶などからなるマスクを配置して、真空蒸着又はスパッタリングにより窓内に調整膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５１２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動片にマスクを配置する際、マスクを高精度に位置合せすることが困難であった。また、例えマスクを所望の位置に配置できたとしても、調整膜の蒸着中にマスクの位置ズレが発生していた。このような位置ズレにより振動周波数等の特性の精度が低下するという問題点があった。
【０００６】
また、調整膜を成膜する際に、調整膜の一部が振動片の隙間に回り込んでフィレットが生じてしまい、短絡が起きるという問題点があった。
【０００７】
また、電極膜は、Ｃｒ膜単体で、或いは、Ｃｒ膜及びＡｕ膜で形成されることが多いが、Ｃｒ膜の膜厚は振動周波数等の特性や基板への密着性に影響を与えるため、Ｃｒ膜の膜厚を調整膜の膜厚とは別個に、任意に調整可能とすることが望まれていた。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、振動片上に形成する調整用金属膜パターンの位置の精度を向上させることが可能な振動片の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、調整膜形成の際に生じるフィレットにより短絡が生じるのを防ぐことができる振動片の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、電極用金属膜パターンの厚さを任意に調整可能とする振動片の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］基板上に金属膜を成膜する工程と、前記金属膜上に第１のレジスト膜を成膜する工程と、前記第１のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第１のレジスト膜と重なっていない前記金属膜の一部を残すように除去することにより、前記第１のレジスト膜と重なっている前記金属膜である調整用金属膜パターンを形成する工程と、残された前記金属膜上に第２のレジスト膜を成膜する工程と、前記第２のレジスト膜をパターニングし、前記残された金属膜のうち前記パターニングされた第２のレジスト膜と重なっていない部分を除去することにより、電極用金属膜パターンを形成する工程と、前記パターニングされた第２のレジスト膜を除去する工程と、を備えることを特徴とする振動片の製造方法。
【００１１】
本発明によれば、レジスト膜をパターニングして金属膜に調整用金属膜パターンを形成するため、振動片上に形成する調整膜の位置の精度を向上させることができる。また、パターニングされたレジスト膜と重なっていない金属膜の一部を残すように除去し、該残された金属膜から電極用金属膜パターンを形成するため、残す金属膜の厚さを調整することで、電極用金属膜パターンの厚さを任意に調整することができる。また、基板上に成膜した１つの金属膜から電極用金属膜パターンと調整用金属膜パターンとの両方を形成することができ、電極用の金属膜と調整用の金属膜とを別々に成膜する必要がない。また、調整用金属膜パターンを形成した後に電極用金属膜パターンを形成するため、調整用金属膜パターンの厚さに影響されることなく、電極用金属膜パターンの厚さを任意に調整することができる。また、調整用金属膜パターンを形成した後に電極用金属膜パターンを形成することで、電極用金属膜パターンを形成した後にエッチング等の加工処理が行われないため、電極用金属膜パターンが浸食されることがなく、電極用金属膜パターンの形状を安定させることができる。また、調整用金属膜パターンを形成した後のエッチング等の処理で調整用金属膜パターンのフィレットを除去できるため、短絡が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
［適用例２］前記金属膜を前記基板の全面に形成することを特徴とする適用例１に記載の振動片の製造方法。
本発明によれば、基板の全面に電極用金属膜パターンを形成することができる。
【００１３】
［適用例３］前記金属膜がクロム膜であることを特徴とする適用例１又は２に記載の振動片の製造方法。
本発明によれば、金属膜と基板との密着性を高めることができ、また、安価に調整用金属膜パターン及び電極用金属膜パターンを形成することができる。
【００１４】
［適用例４］基板上に第１の金属膜を成膜する工程と、前記第１の金属膜上に第１のレジスト膜を成膜する工程と、前記第１のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第１のレジスト膜と重なっていない前記第１の金属膜の一部を残すように除去することにより、前記第１のレジスト膜と重なっている前記第１の金属膜である調整用金属膜パターンを形成する工程と、残された前記第１の金属膜上に第２の金属膜を成膜する工程と、前記第２の金属膜上に第２のレジスト膜を成膜する工程と、前記第２のレジスト膜をパターニングし、パターニングされた前記第２のレジスト膜と重なっていない、前記第２の金属膜及び前記残された第１の金属膜を除去することにより、電極用金属膜パターンを形成する工程と、パターニングされた前記第２のレジスト膜を除去する工程と、を備えることを特徴とする振動片の製造方法。
本発明によれば、上記適用例１に係る発明の効果に加えて、電極用金属膜パターン及び調整用金属膜パターンの表面が第２の金属膜となるため、第２の金属膜を金膜とすることで化学的安定性が向上する。
【００１５】
［適用例５］前記基板の全面に前記第１の金属膜を成膜することを特徴とする適用例１から４の何れか１例に記載の振動片の製造方法。
本発明によれば、基板の全面に電極用金属膜パターンを形成することができる。
【００１６】
［適用例６］前記第１の金属膜がクロム膜であることを特徴とする適用例４又は５に記載の振動片の製造方法。
本発明によれば、基板側がクロム膜となるため、基板との密着性が向上するとともに、安価に振動片を製造することができる。
【００１７】
［適用例７］前記基板が圧電単結晶であることを特徴とする適用例１から６の何れか１例に記載の振動片の製造方法。
本発明によれば、振動周波数等の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動片製造の工程図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る振動片製造の工程図である。
【図３】本発明の実施形態に係る振動片の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係る振動片をジャイロセンサーに利用される振動片に適用した場合の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る振動片１０の平面図である。振動片１０は、圧電単結晶である水晶で形成され、結晶軸（電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸、光学軸と呼ばれるＺ軸）を有する水晶から、例えばＸＹ平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板である。圧電単結晶を用いることで、振動片１０の振動周波数等の特性を向上させることができる。振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に展開され、中心点Ｇに対して１８０°点対称の形状を有している。中心点Ｇは振動片１０の重心位置である。また、図３では図示していないが、振動片１０の表面には所定の電極パターンが形成されている。
【００２０】
振動片１０には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状の基部１２が形成されている。基部１２には、基部１２のＹ軸に平行な２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される支持梁としての二つの連結アーム１３、１４が形成されている。さらに、基部１２には、基部１２のＸ軸に平行な２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される検出部として、Ｙ軸プラス方向に検出アーム１６ＡとＹ軸マイナス方向に検出アーム１６Ｂとが形成されている。連結アーム１３、１４のそれぞれの先端には、連結アーム１３に直交する方向に延出する１対の駆動アームが形成されている。すなわち、連結アーム１３の先端には、Ｙ軸プラス方向に駆動アーム１５ＡとＹ軸マイナス方向に駆動アーム１５Ｂが延出されている。さらに、連結アーム１４の先端には、Ｙ軸プラス方向に駆動アーム１５ＣとＹ軸マイナス方向に駆動アーム１５Ｄが延出されている。
【００２１】
駆動アーム１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、検出アーム１６Ａ、１６Ｂの先端部には、幅広形状の錘部１９が形成されている。錘部１９には、電極用金属膜パターン１７及び調整用金属膜パターン１８が形成されている。電極用金属膜パターン１７は、例えばＣｒ（クロム）やＡｕ（金）をスパッタ等で成膜することができる。調整用金属膜パターン１８は、例えばＣｒやＡｕを、真空蒸着法等を用いて成膜することができる。
【００２２】
駆動アーム１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄは、所定の共振周波数の駆動振動が発生するように、幅や長さ等の寸法、調整用金属膜パターン１８の位置や厚さ等が設定されている。また、検出アーム１６Ａ、１６Ｂ、及び連結アーム１３、１４は、所定の共振周波数の検出振動が発生するように、幅や長さ等の寸法、調整用金属膜パターン１８の位置や厚さ等が設定されている。
【００２３】
駆動振動は、駆動アーム１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄが矢印Ａ方向に振動する屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動アーム１５Ａ、１５Ｂと駆動アーム１５Ｃ、１５Ｄとが、重心位置Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行う。
【００２４】
検出振動は矢印Ｃ方向に振動する屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、振動片１０が駆動振動を行っている状態で、振動片１０にＺ軸周りの回転角速度が加わった時、駆動アーム１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃ、１５Ｄに矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。
【００２５】
次に、振動片１０の製造工程について説明する。
図１は、第１実施形態に係る振動片１０の製造工程のうち、調整用金属膜パターン１８及び電極用金属膜パターン１７の形成工程を示す図である。
【００２６】
工程１では、まず、振動片１０の外形が形成された水晶の基板１０Ａの全面に、Ｃｒの金属膜１１を成膜する。ここで、成膜する金属膜１１の厚さは、調整用金属膜パターン１８の厚さとなるように調整する。なお、図１では、成膜された金属膜１１の一部を図示している。
工程２では、金属膜１１上にレジスト膜２１Ａを成膜する。
【００２７】
そして、レジスト膜２１Ａを調整膜パターニング用のマスク（不図示）で覆い、マスクで覆われていない部分を露光及び現像することにより、フォトリソグラフィー技術を用いてレジスト膜（「第１のレジスト膜」に対応）２１Ａをパターニングする。
【００２８】
そして、金属膜１１のうち、パターニングされたレジスト膜２１Ａと重なっていない部分を、形成する電極用金属膜パターン１７の厚さ分だけ残るように、エッチングして除去する。この際、エッチング時間を調整することにより、残す金属膜１１（以下「電極形成用金属膜１７ａ」という）の厚さを調整することができる。このエッチングにより、金属膜１１には、レジスト膜２１Ａと重なっている金属膜１１部分である調整用金属膜パターン１８と、レジスト膜２１Ａと重なっていない金属膜１１のうち一部が残留した電極形成用金属膜１７ａと、が形成される。
【００２９】
工程３では、エッチングが終了した後に、パターニングされたレジスト膜２１Ａを除去する。
工程４では、調整用金属膜パターン１８及び電極形成用金属膜１７ａ上に、新たにレジスト膜（「第２のレジスト膜」に対応）２１Ｂを成膜する。
【００３０】
工程５では、レジスト膜２１Ｂに電極パターニング用マスク（不図示）を被せ、露光及び現像して、レジスト膜２１Ｂをパターニングする。そして、エッチングにより、電極形成用金属膜１７ａのうち、パターニングされたレジスト膜２１Ｂと重なっていない部分を除去することにより、電極用金属膜パターン１７を形成する。
工程６では、パターニングされたレジスト膜２１Ｂを除去する。
【００３１】
これにより、調整用金属膜パターン１８と電極用金属膜パターン１７とを、基板１０Ａ上に形成することができる。
このような振動片１０の製造方法によれば、フォトリソグラフィー技術を用いて調整用金属膜パターン１８を形成することにより、従来に比べ、調整用金属膜パターン１８の位置ズレの発生を少なくすることができる。したがって、振動片１０の所望の位置に正確に調整用金属膜パターン１８を形成することができるため、振動周波数等の特性の精度を向上させることができる。また、レジスト膜２１Ａと重なっていない金属膜１１のうちその一部を残すように除去し、当該残った電極形成用金属膜１７ａから電極用金属膜パターン１７を形成するため、電極形成用金属膜１７ａの厚さを調整することで、調整用金属膜パターン１８の厚さに影響されずに、電極用金属膜パターン１７の厚さを任意に調整することができる。また、工程１で成膜した金属膜１１から、電極用金属膜パターン１７と調整用金属膜パターン１８との両方を形成することができ、電極用の金属膜と調整用の金属膜とを別々に成膜する必要がない。また、調整用金属膜パターン１８を形成した後に、電極形成用金属膜１７ａから電極用金属膜パターン１７を形成するため、電極用金属膜パターン１７の厚さは、調整用金属膜パターン１８の厚さに影響されることなく、任意に調整することができる。また、Ｃｒで調整用金属膜パターン１８及び電極用金属膜パターン１７を形成したため、安価に製造することができる。また、調整用金属膜パターン１８を形成した後に電極用金属膜パターン１７を形成することで、電極用金属膜パターン１７を形成した後にエッチング等の加工処理が行われないため、電極用金属膜パターン１７が浸食されることがなく、電極用金属膜パターン１７の形状及び寸法を安定させることができる。また、調整用金属膜パターン１８を形成した後のエッチング等の処理で調整用金属膜パターン１８のフィレットを除去できるため、短絡が生じるのを防ぐことができる。
【００３２】
次に、図２を参照して、第２実施形態に係る振動片１０の製造工程のうち、調整用金属膜パターン１８及び電極用金属膜パターン１７の形成工程について説明する。
工程１１では、まず、振動片１０の外形が形成された水晶の基板１０Ａの全面に、Ｃｒの金属膜（「第１の金属膜」に対応）１１を成膜する。ここで、成膜する金属膜１１の厚さは、調整用金属膜パターン１８の厚さとなるように調整する。なお、図２では、成膜された金属膜１１の一部を図示している。
【００３３】
工程１２では、金属膜１１上にレジスト膜２１Ａを成膜する。
そして、レジスト膜２１Ａを調整膜パターニング用のマスク（不図示）で覆い、マスクで覆われていない部分を露光及び現像することにより、フォトリソグラフィー技術を用いてレジスト膜２１Ａをパターニングする。
【００３４】
そして、金属膜１１のうち、パターニングされたレジスト膜２１Ａと重なっていない部分を、形成する電極用金属膜パターン１７の厚さ分だけ残るように、エッチングして除去する。この際、エッチング時間を調整することにより、残す電極形成用金属膜１７ａの厚さを調整することができる。このエッチングにより、金属膜１１には、レジスト膜２１Ａと重なっている金属膜１１部分である調整用金属膜パターン１８と、レジスト膜２１Ａと重なっていない金属膜１１のうち一部が残留した電極形成用金属膜１７ａと、が形成される。
【００３５】
エッチングが終了した後に、工程１３で、パターニングされたレジスト膜２１Ａを除去する。
そして、調整用金属膜パターン１８及び電極形成用金属膜１７ａの上に、Ａｕの金属膜（「第２の金属膜」に対応）２０をスパッタにより成膜する。
【００３６】
工程１４では、金属膜２０上に、新たにレジスト膜２１Ｂを成膜する。
工程１５では、レジスト膜２１Ｂに電極パターニング用マスク（不図示）を被せ、露光及び現像して、レジスト膜２１Ｂをパターニングする。そして、エッチングにより、電極形成用金属膜１７ａ及び金属膜２０のうち、パターニングされたレジスト膜２１Ｂと重なっていない部分を除去することにより、電極用金属膜パターン１７を形成する。
【００３７】
工程１６では、パターニングされたレジスト膜２１Ｂを除去する。
これにより、調整用金属膜パターン１８と電極用金属膜パターン１７とを、基板１０Ａ上に形成することができる。
【００３８】
第２実施形態に係る製造方法では、第１実施形態に係る製造方法の効果に加えて、調整用金属膜パターン１８及び電極用金属膜パターン１７を、下層をＣｒ、上層をＡｕで構成したため、化学的安定性と基板１０Ａへの密着性を高めることができる。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、金属膜１１として、Ｃｒを使用したが、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）等の任意の金属膜を使用してもよい。また、金属膜１１として、Ｃｒ、Ａｕの積層構造を使用してもよい。
また、上述した実施形態では、振動片１０はジャイロセンサーに利用される振動片であるとして説明したが、これに限定されることはなく、振動片１０は発振器等に利用される任意の振動片であってもよい。
また、上述した実施形態では、振動片として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。また、圧電体材料以外の材料を用いて振動片を形成することができる。例えば、シリコン半導体材料などを用いて振動片を形成することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１０………振動片、１０Ａ………基板、１１……金属膜、１２………基部、１３，１４………連結アーム、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ………駆動アーム、１６Ａ，１６Ｂ………検出アーム、１７………電極用金属膜パターン、１７ａ……電極形成用金属膜、１８………調整用金属膜パターン、１９………錘部、２０……金属膜、２１Ａ，２１Ｂ………レジスト膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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